拨叉杠杆的机械加工φ10H7孔的工艺规程及工艺装备设计.docx
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拨叉杠杆的机械加工φ10H7孔的工艺规程及工艺装备设计
优秀设计
课程设计
题目：
设计“拨叉杠杆”零件的机械加工φ10H7孔的工艺规程及工艺装备设计
班 级：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
一、设计题目
设计“拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备
二、设计要求
设计的要求包括如下几个部分：
1．绘制零件图。
1张
2.绘制零件毛坯图。
1张
3．编制零件的机械加工工艺卡片。
1套
4．机械加工工艺过程卡片1套
5.绘制夹具零件图1张
6.绘制夹具装配图1张
7．编写课程设计说明书（约6000——8000字）。
1份
说明书主要包括以下内容（章节）
（1）．目录
（2）．摘要（中外文对照的，各占一页）
（3）．零件工艺性分析
（4）．机械加工工艺规程设计
（5）．指定工序的专用机床夹具设计
（6）．方案综合评价与结论
（7）．体会与展望
（8）．参考文献
列出参考文献（包括书、期刊、报告等，15条以上）
三、上交材料
1.零件图1张
2.毛坯图1张
3.机械加工工艺过程卡片1张
4.零件的机械加工工艺卡片1张
5.夹具装配图1张
6.夹具零件图1张
7.设计说明书1份
四、进度安排
1.第l～2天查资料，熟悉题目阶段。
2.第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。
3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。
4．第11～13天，完成夹具总装图的绘制。
5．第14～15天，零件图的绘制。
6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。
7．第19天，完成图纸和说明书的输出打印。
8．第20～21天，答辩
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘 要
这次课程设计的是车床拨叉零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。
零件的加工工艺规程和专用夹具的设计是最重要的设计，夹具设计的质量，对生产率，加工成本以及生产安全等都有直接的影响，这次机床夹具设计过程一般分为四个阶段：
设计前的准备。
拟定夹具结构方案，绘制草图。
绘制夹具总图。
绘制夹具零件图。
上述这些内容将在后部分详细介绍，而前部分主要是针对拨叉零件的分析与研究，包括零件的作用及工艺分析，确定毛坯的制造形式及基准的选择，制订工艺路线机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定。
对零件的分析十分必要，专用夹具设计的成功与否与零件的分析的关系密切.
由于本人设计水平所限和时间比较仓促，错误和欠妥之处恳请老师批评指正。
关键词：
拨叉、夹具
Abstract
ThecourseisdesignedlatheBochapartsofthemachiningprocessplanningandrelatedprocessesforthefixture.Partoftheprocessingproceduresandthedesignofdedicatedfixtureisthemostimportantdesign,fixturedesignquality,productivity,productionandprocessingcostsofsecurityhaveadirectimpactonthismachinefixturedesignprocessgenerallydividedintofourstages:
designBeforepreparation.Fixtureofthedevelopmentprogramme,drawingthedraft.Drawingthemapfixture.Drawingfixturepartsmap.TheseelementswillbedetailedinPartII,andthefirstpartismainlydirectedagainstBochapartsofanalysisandresearch,includingtheroleofsparepartsandtechnicalanalysistodeterminetheroughformofmanufacturingbaseandthechoiceofroutesdevelopedmechanicalJiagongyuliang,Thesizeandprocessesdeterminetheroughsize.Partoftheanalysisisverynecessaryforthesuccessofthefixturedesignandanalysisofthepartsofthecloserelationship,whichistoputthefirstpartofthereason.
SinceIdesignconstraintsandthetimeofhasty,errorsandirregularitiesintheurgeteac
Keyword:
Plectrum、positioningclampingcomponents
序言……………………………………………………………1
1零件的工艺分析及生产类型的确定………………………2
1.1零件的工艺分析………………………………………2
1.2零件的生产类型………………………………………2
1.3确定毛坯的铸造形式…………………………………3
2选择毛坯，绘制毛坯图……………………………………3
2.1毛坯的材料和种类……………………………………3
2.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量……………………3
2.3确定毛坯尺寸…………………………………………3
2.4拔模斜度………………………………………………3
3选择加工方法，制定工艺路线……………………………3
3.1定位基准的选择………………………………………4
3.1.1精基准的选择………………………………………4
3.1.2粗基准的选择………………………………………4
3.2表面加工方法的确定…………………………………4
3.3制定工艺路线…………………………………………5
4工序设计……………………………………………………5
4.1选择加工设备与工艺装备……………………………5
4.2确定工序尺寸（工序5）………………………………6
5确定切削用量和时间定额（工序5）………………………6
5.1切削用量的计算………………………………………6
5.2时间定额的计算………………………………………7
5.2.1基本时间tm的计算………………………………7
5.2.2辅助时间tf的计算…………………………………7
5.2.3其他时间tb+tx的计算……………………………7
5.2.4单件时间tdj的计算………………………………7
6夹具设计……………………………………………………8
6.1定位方案与定位误差…………………………………8
6.2导向装置………………………………………………9
6.3夹紧机构………………………………………………9
6.4夹具与机床连接元件…………………………………9
7方案综合评价与结论………………………………………9
8设计体会…………………………………………………10
9参考文献…………………………………………………11
序言
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和其他大部分专业课之后进行的又一个实践性教学环节。
通过这次设计使我们能够综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高结构设计能力，为今后的毕业设计及将来的工作打下了良好的基础。
因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
但是由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
1零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1零件的工艺分析
零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的
结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。
（1）：
审查零件图纸通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。
（2）：
零件的结构工艺性分析该零件比较简单，没有较复杂的结构和较高的加工要求。
主要的加工有各个表面的铣削，螺纹孔和孔及弧平面的加工等。
各个待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得，需要加工的螺纹孔为M12，孔为φ5、φ20、φ9.8、φ10的孔的尺寸精度要求。
这些都是有数据可以供参考的，这个零件的工艺性较好。
以下是该壳体需要加工的表面的尺寸精度要、技术要求以及各加工表面间的位置要求：
（1）下端面表面粗糙度为1.6，阶梯通孔为Φ30、Φ20H7，表面粗糙度为12.5和1.6。
该孔可作为加工其他表面的基准。
（2）垂直孔Φ12H8，表面粗糙度为25。
（3）水平阶梯孔Φ30凵Φ20H7，表面粗糙度为12.5，1.6。
（4）水平螺纹孔M12，表面粗糙度为12.5。
（5）内圆弧R38，表面粗糙度为12.5。
根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的尺寸要求和技术要求采用常规的加工工艺均可以保证，零件的工艺性较好
1.2零件的生产类型
该零件的机构尺寸较小，属于轻型零件，产量为6000件每年，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为N=6000×（1+4%）×（1+1%）=6302件。
查表1-4属于大批量生产
1.3确定毛坯的制造形式
零件材料为QT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯
2选择毛坯、绘制毛坯图
2.1毛坯的材料和种类
拨叉的机构复杂，所以本壳体毛坯选用铸件。
该零件材料为HQ200，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。
这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。
2.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量
一般规定，铸件成批生产时，大于Φ30mm的孔，可预先铸出，以减少机械加工余量。
对于结构尺寸小于Φ30mm的孔，铸造毛坯时一般不予铸出。
查表2-1、2-3、2-4，取壳体毛坯铸件的公差等级为九级，机械加工余量等级取G级，查得铸造毛坯的各部分尺寸公差及机械加工余量如下：
表2-1铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量表
项目（单位：
mm）
尺寸公差CT（mm）
机械加工余量（mm）
备注
上下端面距离62.5
2.4（±1.2）
2.8
圆柱凸台距离25
1.4（±0.7）
1.0
内圆弧R38
1.5（±0.75）
1.0
两侧断面
1.8（±0.9）
2.0
底座外圆60
1.5（±0.75）
1.0
2.3确定毛坯尺寸
毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可得到。
2.4拔模斜度
毛坯的拔模斜度取3º～5º。
2.5选制定工艺路线
遵循“先基准后其他，先粗后精，先主后次，先面后孔”的原则，制定如下工艺路线：
（1）粗铣Φ60圆盘的下端面。
（2）粗铣Φ76弧内Φ30上表面
（3）钻、扩、粗铰、精铰Φ20H7的孔
（4）钻、扩、粗铰、精铰Φ30的孔
（5）粗铣Φ76内弧两侧
（6）粗铣拨叉两叉头内外侧
（7）钻、铰Φ10H7的两个孔。
（8）粗铣Φ20圆柱体的下两端面
（9）钻、铰Φ9.8H9的孔
（10）车一的内螺纹
（11）粗铣左端凹槽
（12）粗铣Φ20圆柱体的上端面。
（13）钻、铰Φ10H7的孔
（14）清洗。
（15）终检
3选择加工方法，制定工艺路线
3.1本零表面加工方法的确定
（1）粗铣Φ60圆盘的下端面。
公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需进行粗铣。
（2）粗铣Φ76弧内Φ30上表面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。
（3）钻、扩、粗铰、精铰Φ20H7的孔公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6需钻和铰。
（4）钻、扩、粗铰、精铰Φ30的孔公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra2.5需钻和铰。
（5）粗铣Φ76内弧两侧为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。
（6）粗铣拨叉两叉脚内外为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。
（7）钻、铰Φ10H7的两个孔。
公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，需钻和铰。
（8）粗铣Φ20圆柱体的下两端面公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2，需进行粗铣。
（9）钻、铰Φ9.8H9的孔公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，需钻和铰。
（10）车一的内螺纹
（11）粗铣左端凹槽表面粗糙度为12.5，需要粗铣
（12）粗铣Φ20圆柱体的上端面。
表面粗糙度为3.2需要粗铣
（13）钻、铰Φ10H7的孔公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需钻和铰。
3.1.1精基准的选择
精基准的选择：
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择以圆柱体的Φ20H7孔为精基准。
划分加工阶段的原因有：
根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉下端面和中心阶梯通孔作为定位精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。
3.1.2粗基准的选择
粗基准的选择：
按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。
现以零件的侧面为主要的定位粗基准。
4工序设计
4.1选择加工设备与工艺装备
1
粗铣Φ60圆盘的下端面。
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
2
粗铣Φ76弧内Φ30上表面
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
3
钻、扩、粗铰、精铰Φ20H7的孔
X62卧式铣床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
4
钻、扩、粗铰、精铰Φ30的孔
Z525组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
5
粗铣Φ76内弧两侧
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
6
粗铣拨叉两叉头内外侧。
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
7
钻、铰Φ10H7的两个孔。
Z525组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
8
粗铣Φ20圆柱体的下两端面。
Z525组合钻床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
9
钻、铰Φ9.8H9的孔
清洗机
10
车一的内螺纹
CA6140
车刀、游标卡尺、专用夹具
11
粗铣左端凹槽
X62卧式铣床
刀、游标卡尺、专用夹具
12
粗铣Φ20圆柱体的上端面。
X62卧式铣床
刀、游标卡尺、专用夹具
13
钻、铰Φ10H7的孔
Z525组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
14
清洗
清洗机
15
终检
塞规、百分表、卡尺等
4.2确定工序尺寸（工序13）
由表可查得钻孔余量Z钻=9.8mm，Φ10mm的孔粗铰余量Z=0.16精铰=0.04mm；查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：
IT9；钻：
IT12；根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：
0.036mm；钻：
0.150mm。
综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：
Φ10.16+0.0360mm；钻孔：
Φ10+0.01500mm.
5确定切削用量和时间定额
5.1切削用量的计算
1.扩孔工步
根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
式中l=40mm;l2=0mm;l1=（D/2）×cotkr+（1～2）=（11mm/2）×cot54°+1mm=4.23mm;f=0.18mm/r;n=545r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（40mm+0mm+4.23mm）/（0.18mm/r×545r/min）=0.45min=27.0s。
2.粗铰工步
根据表5-41，粗铰孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
由表5-42，取kr=15°,查得l1=1.2mm,l2=0mm；l=40mm;f=0.80mm/r;n=140r/min。
将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（40mm+0mm+1.2mm）/（0.80mm/r×140r/min）=0.37min=22.2s。
3.精铰工步
根据表5-41，精铰孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
由表5-42，取kr=15°,查得l1=0.19mm,l2=0mm；l=40mm;f=0.70mm/r;n=140r/min。
将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（40mm+0mm+0.19mm）/（0.70mm/r×140r/min）=0.41min=24.6s。
5.2时间定额的计算
5.2.1基本时间tm的计算
（1）钻孔工步根据表，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
式中l=25mm;l2=1mm;l1=（D/2）×cotkr+（1～2）=（9.8mm/2）×cot54°+1mm=4.56mm;f=0.12mm/r;n=960r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（25mm+1mm+4.56mm）/（0.12mm/r×960r/min）=0.27min=15.9s。
（2）精铰工步根据表，可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得该工序的基本时间。
l1、l2由表按kr=15°、ap=（D-d）/2=（10mm-9.8mm）/2=0.1mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=25mm；f=0.3mm/r;n=195r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（25mm+0.37mm+15mm）/（0.3mm/r×195r/min）=0.69min=41.4s。
5.2.2辅助时间tf的计算
辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=（0.15～0.2）tj，取tf=0.16tj，则：
钻孔工步的辅助时间：
tf=0.16×27.0s=4.32s；
粗铰工步的辅助时间：
tf=0.16×22.2s=3.55s；
精铰工步的辅助时间：
tf=0.16×24.6s=3.94s。
5.2.3其他时间tb+tx的计算
对于大批量生产，布置工作地的时间tb是作业时间的2%～7%，休息与胜利需要时间tx是作业时间的2%～4%，这里均取3%，则：
钻孔工步的其他时间：
tb+tx=6%×27.0s=1.62s；
粗铰工步的其他时间：
tb+tx=6%×22.2s=1.33s；
精铰工步的其他时间：
tb+tx=6%×24.6s=1.48s。
5.2.4单件时间tdj的计算
根据上面的计算结果，有：
钻孔工步的单件时间：
tdj=27.0s+4.32s+1.62s=32.94s；
粗铰工步的单件时间：
tdj=22.2s+3.55s+1.33s=27.08s；
精铰工步的单件时间：
tdj=24.6s+3.94s+1.48s=30.02s。
综上，工序5的单件时间：
tdj=32.94s+27.08s+30.02s=90.04s。
6夹具设计
6.1定位方案与定位误差
6.1.1定位方案分析
工件以一端面和Φ20H7孔为定位基准，采用平面和定位销组合定位方案，其中平面限制3个自由度、短圆柱销限制2个自由度，共限制了五个自由度。
然后在定位平面上加一个削边销来限制饶Z轴旋转的自由度，所有六个自由度都被限制了
6.1.2定位误差计算
定位误差（△dw）分基准不重合误差△j和基准位移误差△b两部分。
本定位方案的定位基准与工序基准重合，基准不重合误差△j=0。
定位孔与定位销的配合尺寸取为Φ20H7/f7，查表2-40，对于基本尺寸20mm,IT7=0.035mm。
销垂直放置，查表8-13，基准位移误差△b=TD+Td+△S,其中△S为定位基准孔与定位销间的最小间隙，因为销孔是同级精度配合，所以△S=0。
因此，定位误差△dw=△b=TD+Td+△S=0.035mm+0.035mm+0=0.07mm。
对于工序尺寸25mm来说，其本身为未注公差尺寸，对尺寸精度要求较低，所以定位误差△dw=0.07mm能满足尺寸精度要求；加工孔径尺寸Φ10H7由刀具直接保证。
综合上述分析可知，该定位方案合理可行。
6.2导向装置
本工序要求对被加工孔依次进行扩、粗铰、精铰3个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求。
导向装置选用JB/T8045-1999标准的可换钻套。
6.3夹紧机构
为提高生产率要求，通过气压缸可以满足。
采用固定式V形块夹紧机构，通过进气孔进气实现对工件的夹紧。
且活塞杆端与V形块采用销铰接，起主要作用是防止工件在切削力的作用下产生震动，由于夹紧力与钻孔时产生的力方向相同，夹紧力可采用类比方法计算。
6.4夹具与机床连接元件
在夹具体上设计座耳，用T形螺栓将夹具体固定在机床上。
由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时垂直度在Φ20范围内允差0.1mm.
7方案综合评价与结论
本方案采用一面两销的定位方案，完全限制工件的六个自由度，且不存在过定位的情况，定位正确可靠。
采用气压夹紧机构，压紧力的作用方向垂直于工件的主要定位基准，且在定位平面中心周围分布均匀，可化简成为指向定位平面中心的一集中力，不会造成翻转力矩，不破坏工件的定位，可以保证加工精度。
总体来看，本钻床夹具的结构较为简单，标准化程度较高，具有足够的刚度、强度和良好的稳定性，操作方便安全，便于制造、检验、装配、调整和维修，能够保证产品质量。
从生产效率方面来说，本夹具采用气动夹紧装置的效率高，操作简单，可采用差动回路控制汽压缸可使V形块停在任意位置，省时省力，能够满足机械加工的生产率要求。
8设计体会
经历了两周多的时间，我完成了我的课程设计。
想起我一开始接触我的课题时还很好玩。
什么都不会，心里也没有数，压力很大。
俗话说的好，没有压力就没有动力。
经过我自己查阅资料、和同学一起讨论、与老师一起研究，终于把大概的思路弄清了。
首先我们要熟悉零件和了解其作用，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。
最后拟定壳体的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
其实过程是很重要的，它能锻炼我们独立思考的能力。
通过这次课程设计，
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